Lad autopiloten overtage fyringen i brændeovnen

fredag 05 dec 14

Kontakt

Jytte Boll Illerup
Seniorrådgiver
DTU Kemiteknik
45 25 29 54

Kontakt

Kim Dam-Johansen
Professor, Institutdirektør
DTU Kemiteknik
45 25 28 45

Forskning til gavn for miljø og danske arbejdspladser

Samarbejdet mellem HWAM og DTU er støttet af Energistyrelsens EUDP-program for energiteknologisk udvikling og demonstration med 6,6 mio. kr. ud af det samlede projektbudget på 13,2 mio. kr.

”Projektet er et klassisk eksempel på, hvad EUDP-midlerne skal bruges til,” siger projektkonsulent Jan Bünger fra Energistyrelsens EUDP-sekretariat. ”Træ er en vedvarende energikilde, men der er brug for at øge brændeovnenes energieffektivitet og mindske deres partikelforurening. Netop de udfordringer tog dette projekt fat på, samtidig med at samarbejdet med DTU øgede den teknologiske viden i en mindre virksomhed og skabte fundamentet for flere grønne arbejdspladser.”

HVAM A/S

  • Hwam er en af Danmarks største producenter af brændeovne.
  • Firmaet har hjemme i Hørning syd for Aarhus, hvor også hele produktionen foregår.
  • Hwam eksporterer omkring 80 % af sin produktion til kunder i Europa.
  • Hwam-ovne er svanemærkede og kan udstyres med en autopilot, der betyder, at ovnen automatisk regulerer lufttilførslen til forbrændingen. Dermed udledes der mindre røg og færre partikler, samtidig med at træet udnyttes op til 40 % bedre.

www.hwam.dk

I arbejdet med at udvikle markedets første digitalt styrede brændeovn har den danske brændeovnsfabrikant Hwam A/S trukket på erfaringerne fra mange års forskning i forbrænding.

Vinteren nærmer sig, og i 750.000 danske hjem betyder det, at der igen bliver fyret op i brændeovnen. Pinde og knuder ind, en tændstik til, og så har man verdens hyggeligste varmekilde; men desværre også i mange tilfælde en kilde til betydelig luftforurening. Brændeovne af ældre dato og dårlige fyringsvaner er skyld i, at der udledes en række luftforurenende stoffer under forbrændingen. Og selv med moderne ovne og god viden om fyringsmetoder får man sjældent maksimal energi ud af træet.

Problemerne har affødt en voldsom offentlig debat og endog sat spørgsmålstegn ved brændeovnenes eksistensberettigelse, hvilket selvfølgelig er en udfordring for brændeovnsfabrikanterne.

”Al den tale om luftforurening på villavejene påvirkede vores forretning, så vi satte os for at finde en løsning på problemerne,” fortæller Vagn Hvam, der grundlagde den jyske brændeovnsvirksomhed Hwam A/S i 1973 og nu er projektleder for forskning og udvikling i firmaet.

”Vi fik den idé at styre forbrændingsprocessen ved hjælp af elektronik, men efter at have arbejdet med systemet nogle år, indså vi, at vi havde brug for flere kompetencer; vi var nødt til at vide meget mere om den komplicerede forbrændingsproces for at kunne komme videre. Derfor søgte vi kontakt til DTU, hvor Kim Dam-Johansen (professor, institutdirektør på DTU Kemiteknik og ifølge Thomson Reuters verdens mest citerede forsker inden for forbrænding i 1998-2008, red.) syntes, det lød som en idé med et stort potentiale, og vi søgte penge til et samarbejdsprojekt i Energistyrelsens EUDP-program for energiteknologisk udvikling og demonstration.”

Faser og faldgruber

Det kræver næsten overmenneskelige evner og i hvert fald konstant overvågning af forbrændingsprocessen at dosere luft og brænde så præcist, at der ikke udledes partikler, flygtige organiske forbindelser og kulilte (CO), samtidig med at brændet udnyttes tilstrækkelig godt.

”En miljøbevidst fyrmester vil sørge for, at der er rigeligt med luft, for hvis ikke der er ilt nok, får man ikke brændt de flygtige organiske forbindelser, og de kan så efterfølgende kondensere til skadelige partikler i skorstenen eller lige efter,” siger lederen af projektet, seniorrådgiver Jytte Boll Illerup fra DTU Kemiteknik, som har mere end 25 års forskningserfaring inden for forbrænding og emissioner.

”Men for meget luft giver samtidig lav virkningsgrad og dermed dårlig udnyttelse af brændet. Vores undersøgelser viser, at det er så godt som umuligt manuelt at styre forbrændingen i en brændeovn optimalt. Her kan en teknologi som Hwams automatiske kontrolsystem være til stor hjælp.”

I DTU Kemitekniks forsøgshal overvåges forbrændingsprocessen i brændeovnen nøje, fra træet kommer ind, til kun asken er tilbage. Det gøres blandt andet ved hjælp af et helt unikt partikelopsamlingssystem, som gør det muligt både at se og analysere partiklernes sammensætning og størrelse i forbrændingens forskellige faser: antændings-, flamme- og koksfasen.

”Tid, temperatur og turbulens – det er de tre parametre, som skal styres meget nøje for at få den optimale forbrænding,” siger Jytte Boll Illerup. ”Og det er slet ikke nemt uden måleinstrumenter. Man kan ikke altid direkte se, om der er ilt nok, om temperaturen er høj nok, og hvordan trækket i skorstenen er.”

Det er her, Hwams elektronisk styrede ovn kommer ind i billedet. Ovnens tre luftstrømme reguleres af motorstyrede spjæld, der åbnes og lukkes af et dataprogram ud fra målinger af temperaturen i rummet samt temperatur og iltkoncentration i røggassen. Brugeren skal blot indstille den ønskede rumtemperatur på fjernbetjeningen og får så en melding, når der skal lægges et nyt stykke brænde i ovnen.

Markante forbedringer af udslip og virkningsgrad

Da den første version af autopiloten var klar i 2012, iværksatte DTU en test af den hos fem private brændeovnsbrugere. Der blev installeret måleudstyr i hjemmene, og brugerne blev bedt om at fyre på helt normal vis i deres egen ovn. Efter en uge fik de i stedet en ovn med autopilot, som de skulle fyre i på samme måde, som de plejede at gøre, dvs. de skulle f.eks. bruge samme slags brænde.

”Disse målinger viste en markant bedre forbrænding med vores system og dermed en mindre udledning af uforbrændte gasser samt et lavere brændeforbrug,” fortæller Vagn Hvam.

”Men da brugerne efterfølgende blev interviewet om deres oplevelse, var det især komforten, de havde bemærket. Det var så meget lettere at fyre op og samtidig holde en stabil rumtemperatur.”

”Samarbejdet med DTU har betydet virkelig meget for os. Deres analyser gav os et tydeligt billede af, præcis hvilke parametre der var vigtige at overvåge elektronisk, og dem dyrkede vi så i fællesskab. I stedet for bare at prøve os frem har vi kunnet basere vores udviklingsarbejde på konkret viden. Det har simpelthen resulteret i væsentligt bedre brændeovne. Og det er ikke kun godt for miljøet, men også for vores forretning. Vi har nu en pæn vækst, og mere end 80 procent af vores produktion, som i øvrigt udelukkende er dansk, eksporteres til kunder i hele Europa.”


I forsøgshallen fyres der i brændeovnen under kontrollerede betingelser og med online målinger af de essentielle procesparametre samt af røggassens indhold af gaskomponenterne O2, CO, CO2, NOx, SOx og flygtige organiske forbindelser. Desuden bestemmes partikelemissionen efter forskellige principper. Fra venstre er det lektor Weigang Lin, DTU Kemiteknik, stifter af Hvam A/S Vagn Hvam Pedersen og projektleder, seniorrådgiver Jytte Boll Illerup, DTU Kemiteknik.

Relaterede Videoer  

Vis flere